4.3 Порядок виконання роботи

4.3.1 Визначити кут зміщення кривошипів, якщо відомо число робочих камер насоса.

4.3.2 Знайти теоретичну і дійсну подачу насоса, якщо відомо що діаметр поршня рівний , діаметр штока , число робочих камер насоса , радіус кривошипа .

4.3.3 Побудувати графіки миттєвих подач насоса за один оберт корінного вала ( з кроком 15⁰).

4.3.4 Знайти максимальне значення миттєвої подачі насоса.

4.3.5 Знайти коефіцієнт нерівномірності подачі насоса.

Таблиця 4.1 – Вихідні дані для виконання роботи

Варіанти	Параметри
	, м	, м	, м			Дія насоса
1	0,2	0,070	0,125	120	3	одностороння
2	0,19	0,071	0,200	66	2	двостороння
3	0,18	0,072	0,150	70	2	двостороння
4	0,17	0,072	0,120	125	3	одностороння
5	0,16	0,068	0,200	66	2	двостороння
6	0,15	0,067	0,150	70	2	двостороння
7	0,14	0,069	0,130	130	3	одностороння
8	0,13	0,071	0,200	66	2	двостороння
9	0,14	0,073	0,150	70	2	двостороння
10	0,15	0,072	0,135	135	3	одностороння

4.4 Контрольні запитання

4.4.1 Яка можлива максимальна висота всмоктування поршневого насоса?

4.4.2 На чому оснований принцип роботи поршневих насосів?

4.4.3 Класифікація поршневих насосів за розміщенням осей циліндрів.

5.4.4 Класифікація поршневих насосів за числом циліндрів.

4.4.5 Які елементи входять в склад приводної частини поршневого насоса?

4.4.6 Які елементи входять в склад гідравлічної частини поршневого насоса?

4.4.7 Основні переваги та недоліки поршневих насосів в порівнянні з іншими типами насосів.

4.4. Які переваги трипоршневих насосів односторонньої дії?

4.4.9 Які недоліки двопоршневих насосів двосторонньої дії?

4.4.10 Чому на практиці не застосовують трипоршневі насоси двосторонньої дії?

Практичне заняття № 5 аналіз конструкцій зворотно-поступальних насосів. Розрахунок параметрів та зусиль в циліндропоршневій парі насосів

5.1 Мета і завдання

5.1.1 Аналіз конструкцій насосів одно і двосторонньої дії.

5.1.2 Визначення діаметрів поршня насоса.

5.1.3 Розрахунок зусиль в циліндропоршневій парі насосів.

Тривалість заняття – 2 години.

5.2 Теоретичні відомості

При бурінні свердловин застосовуються двопоршневі насоси двосторонньої дії і трипоршневі насоси односторонньої дії.

На рис. 5.1 зображений двопоршневий буровий насос двосторонньої дії в перерізі. Він складається з приводної (механічної) і гідравлічної частин, змонтованих на загальній рамі.

Гідравлічна частина насоса складається з двох гідравлічних коробок, які з’єднані зі станиною і рамою насоса. В кожній гідрокоробці змонтовані змінні вузли і деталі: поршень 1, циліндрова втулка 2, клапан 5, шток 8, ущільнення штока 9 тощо. Циліндрова втулка закріплена в гідрокоробці кришкою 3 і коронкою 4 циліндричної чи конічної форми. Ущільнення циліндрової втулки 6 в гідрокоробці досягається гумовими і пластмасовими кільцями. Поршень насоса монтується на штоку своєю внутрішньою конічною поверхнею і жорстко закріплений на ньому гайкою й контргайкою. Торцевий отвір гідрокоробки в місці виходу штока герметизується ущільненням 9.

Клапани насоса – тарілчасті, конічні, підтискаються пружинами. Тарілка направляється двома своїми штоками, що входять вциліндричні отвори сідла та кришки. Сідло запресоване в конічному отворі гідрокоробки. Ущільнення між сідлом і тарілкою досягається гумовою манжетою. Кожний клапан виконаний так, щоб до нього був вільний доступ для швидкого огляду чи демонтажу. Вхідні і вихідні клапани насоса однакові і взаємозамінні.

1 – поршень; 2 –втулка циліндрова; 3 –кришка; 4 –проставка; 5 – клапан; 6 – ущільнення циліндрової втулки; 7 – пневмокомпенсатор; 8 – шток; 9 – ущільнення штока; 10 – станина; 11 – трансмісійний вал; 12 – корінний вал; 13 – зубчаста передача; 14 – кривошипно-шатунний механізм; 15 – крейцкопф (повзун); 16 – направляючі станини; 17 – контршток

Рисунок 5.1 – Двопоршневий буровий насос двосторонньої дії

Всі ущільнення насоса виконані з гуми, пластмас чи інших еластичних матеріалів.

У зв’язку з безперервною зміною миттєвої подачі рідини і необхідністю забезпечення її рівномірного руху в маніфольді, використовується пневмокомпенсатор 7, змонтований на вихідному колекторі насоса.

Необхідним елементом є запобіжний клапан, який монтується на вихідному колекторі насоса.

Приводний механізм насоса розміщений в станині 10, яка має верхню і декілька бокових кришок, призначених для огляду механізму і зручності його ремонту. Приводний механізм містить: ведучий (трансмісійний) 11 і ведений (корінний) 12 вали, вмонтований понижуючий редуктор 13, два кривошипно-шатунні механізми 14 і інші деталі.

Ведучий вал насоса приводиться в рух за допомогою трансмісійної передачі (пасової чи ланцюгової). Він змонтований на підшипниках і передає за допомогою зубчастої передачі обертовий момент корінному валу, який приводить в рух кривошипно-шатунні механізми.

Контршток 17, з’єднаний з крейцкопфом (повзуном) 15, що виконує зворотно-поступальний рух в направляючих 16 станини. Мащення зубчастої передачі відбувається розбризкуванням рідким маслом. Трапляються конструкції, в яких підшипники змащуються консистентним мастилом, а іноді підшипники, крейцкопфи і зубчасті передачі змащуються мастилом під тиском. Насос приводиться в рух за допомогою того чи іншого механічного приводу.

При однакових значеннях тиску Р і подачі Q ЗПН мають значно більшу питому металоємність (масу, що приходиться на одиницю потужності) ніж динамічні насоси (в основному, із-за великої маси приводної частини). Маса приводної частини ЗПН приблизно складає 70…80 % від маси насоса.

На рис. 5.4 зображений трипоршневий буровий насос односторонньої дії в перерізі.

1 – колектор вхідний; 2 – клапан вхідний; 3 – гідравлічний затискач; 4 – клапан вихідний; 5 – колектор вихідний; 6 – циліндрова втулка; 7 – шток; 8 – подача мастильно-охолоджувальної рідини;

9 – контршток; 10 – крейцкопф (повзун); 11 – шатун; 12 – станина; 13 – трансмісійний вал; 14 – ексцентрик; 15 – пневмокомпенсатор

Рисунок 5.2 – Трипоршневий буровий насос односторонньої дії

Середня теоретична подача насосів односторонньої дії визначається за формулою:

.

(5.1)

Середня теоретична подача насоса двосторонньої дії визначається за формулою:

,

(5.2)

де – площа поперечного перерізу поршня;

– площа поперечного перерізу штока;

– число циліндрів насоса;

– кутова швидкість кривошипа;

– радіус кривошипа.

Найбільше стискуюче зусилля, що діє на шток:

(5.3)

де – зусилля від тиску рідини ( в передній камері насоса);

– зусилля від тертя в циліндропоршневій парі (ЦПП);

– робочий тиск в циліндрі;

– діаметр поршня;

– довжина гумової манжети поршня;

– коефіцієнт тертя гуми по сталі ( ).

Найменше розтягуюче зусилля, що діє на шток:

(5.4)

де – зусилля від тиску рідини в штоковій камері насоса;

– зусилля від тертя в ущільненні штока;

– коефіцієнт тертя в ущільненні штока ( ).